Технология производства низина. Антибиотические свойства низина

Р Х Т У

им. Д.И.Менделеева.

Технология производства низина.

Антибиотические свойства низина.

Выполнила:

студентка группы Э-45

Тимошкина Е.А.

10. 05. 1997

НИЗИНЫ (NISINS).

Низины относятся к антибиотикам, которые образуются собственно

бактериями. Антибиотическое вещество - низин - выделен из культуры

молочнокислого стрептококка Streptococcus lactis. Низин подавляет развитие

ряда грамположительных и некоторых кислотоустойчивых бактерий, не оказывает

влияния на грамотрицательные бактерии, дрожжи и плесневые грибы. Этот

антибиотик подавляет развитие многих микроорганизмов: пневмококки, группу

стрептококков, различные виды Bacillus , Clostridium, Mycobacterium

tuberculosis, Lactobacillus, Corynebacterium, немногие виды Streptomyces,

Micrococcus pyogenes. Низин не оказывает антимикробного действия на

Escherichia coli, Salmonella typhi, Shigella, некоторые виды Neisseria.

Свойства низина, а также особенности его химического строения привлекли к

этому антибиотику внимание ученых. Что касается применения, следует

отметить, что низин не используется в медицинской практике, но с успехом

применяется в ветеринарии для лечения маститов у коров. Также имеет большое

применение в пищевой промышленности в качестве консерванта некоторых

скоропортящихся продуктов, а также для предупреждения порчи сыров. Есть

сообщения об активности низина в отношении малярийного плазмодия, но этот

вопрос пока остается не до конца изученным.

Строение низина.

Установлено, что низин имеет молекулярную массу, равную 3500, он может

полимеризоваться и образовывать димер (молекулярная масса 7000) и тетрамер.

Полимеризацию низина связывают с наличием в его молекуле дегидроаланина. В

состав молекулы низина входят 30 аминокислотных остатков следующих

аминокислот: лизин, гистидин, аспарагиновая кислота, серин, пролин, глицин,

аланин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, остатки редко встречающихся

серосодержащих аминокислот: лантионин и (-метиллантионин, ненасыщенные

аминокислоты - дегидроаланин и (-метилдегидроаланин.

В 1970 году установлена следующая структура молекулы низина:

H2N - Иле - Мга - Ала - Иле - Дга - Лей - Ала - Амк - Про - Глу - Ала -

- Лиз - Амк - Гли - Ала - Лей - Мет - Гли - Ала - Асп - Мет - Лиз -

- Амк-Ала- Амк - Ала - Гис - Ала - Сер - Иле - Гис - Вал - Дга - Лиз - СООН

Дга - дегидроаланин; Амк - аминомасляная кислота; Мга - (-метилдегид-

роаланин. Определено положение двух сульфидных мостиков, образованных

остатками (-метиллантионина. Этот фрагмент имеет бициклическую структуру:

Биологическая активность низина обусловлена наличием в его молекуле (,(-

ненасыщенных аминокислот (дегидроаланин, (-метилдегидроаланин). Димеры и

тетрамеры низина, подобно мономеру, обладают биологической активностью.

Низин влияет на споры чувствительных к нему бактерий, которые более богаты

катионами по сравнению с вегетативными клетками, и выступает как

катионитный детергент. Низин, адсорбируясь на поверхности спор, в момент

прорастания спор нарушает прониаемость цитоплазматичесой мембраны и таким

образом подавляет рост развивающихся клеток бактерий. Этот антибиотик

способен реагировать с сульфгидрильными группами биологически важных

соединений, выводя их из реакций метаболизма.

Технологические стадии производства низина.

1. Приготовление посевного материала.

Штаммы-продуценты

из пробирок

(

в колбы со стерильной питательной средой на качалки, оптимальные tо и

рН=6.5 - 6.8.

(

( (

(

Инокуляторы для наращивания посевного материала (малый посевной аппарат,

затем большой посевной аппарат; постоянный долив питательной среды)

(

С понижением рН среды увеличивается выделение низина из клеток в

культуральную жидкость. При рН=4.3 более 90% низина выделяется в среду, а

при рН=6.8 выделяется 40% антибиотика.

( Но интенсивная аэрация культуры молочнокислого стрептококка не оказывает

благоприятного влияния ни на рост бактерий, ни на образование низина.

Питательная среда: в средах, содержащих недостаточное для нормального

развития количество азота (1-2 мг% NH2 при норме 29 мг%), сильно снижается

рост стрептококка и образование антибиотика. Лучшими азотсодержащими

компонентами в средах являются дрожжевой автолизат, пептон, казеиновый

гидролизат. Высокий выход антибиотика наблюдается при развитии

молочнокислого стрептококка на средах, содержащих аммонийные соли

органических кислот.

Источник углерода - глюкоза. Добавление к среде с глюкозой двух-, трех-,

четырех- и пятиуглеродных органических кислот способствует повышению роста

продуцента антибиотика и некоторому увеличению образования им низина.

При засеве свежей питательной среды культурой Streptococcus lactis вместе с

посевным материалом вносится и низин, так как количество общего низина в

процессе развития бактерий снижается и к концу периода лаг-фазы клетки

стрептококка практически не содержат антибиотика. А синтез низина

происходит после экспоненциального роста бактерий в период ранней

стационарной фазы.

2. Установка для биосинтеза антибиотика

(

( (

(

( (

(

( (

(

Снижение общего количества низина в лаг-период развития Streptococcus

lactis и синтез антибиотика в более поздний период роста подтверждает

значение низина в качестве важной части бактериального ростового цикла

стрептококка (низин, по-видимому, связан с контролирующим механизмом,

который не оказывает влияния на скорость роста продуцента антибиотика, но

задерживает начало роста новых клеток). Снижение синтеза антибиотика к

концу периода лаг-фазы обусловлено изменением третичной структуры или

степени полимеризации антибиотика. Этого процесса инактивации низина можно

избежать путем добавления в среду казеина, в результате чего наблюдается

стабилизация антибиотической активности и большое образование низина. У

низина в отличие от других полипептидных антибиотиков путь синтеза сходен с

путем образования белков, т.е. связан с рибосомным механизмом. Синтез

низина идет через образование низиноподобных белков-предшественников

биосинтеза антибиотика, причем превращение пренизина в низин происходит под

действием фермента на внешней поверхности клетки стрептококка (есть

предположение и о том, что ответственность за биосинтез низина несут

определенные плазмиды, в которых локализованы соответствующие гены

образование молекулы антибиотика). Сам механизм биосинтеза низина и его

молекулярная масса позволяют рассматривать этот антибиотик не как

полипептид, а как низкомолекулярный основной белок.

3. Стадия предварительной обработки культуральной жидкости, клеток

микроорганизма и фильтрации (отделения культуральной жидкости от биомассы

продуцента).

( (

(

( (

(

( ( ( (

(

В результате рассмотренных аспектов биосинтеза видно, что образуемый

антибиотик почти полностью выделяется из клеток в культуральную жидкость

(б(льшая часть его). Тогда антибиотик выделяют из культуральной жидкости

методами экстракции растворителями, не смешивающимися с жидкой фазой,

осаждают в виде нерастворимого соединения или сорбируют ионообменными

смолами. При содержании антибиотика (как в нашем случае) в культуральной

жидкости и в клетках продуцента, первичной операцией его выделения является

перевод антибиотика в фазу, из которой наиболее целесообразно его

изолировать. При этом антибиотик, содержащийся в культуральной жидкости, и

клетки с антибиотическим веществом, переводят в осадок, из которого

антибиотик экстрагируют. Отделение нативного раствора от биомассы и

взвешенных частиц проводят методами фильтрации (нутч-фильтр, друк-фильтр,

сепараторы) или центрифугирования.

Стадия выделения и очистки антибиотика

(

Во избежание инактивации антибиотика под влиянием внешних факторов при его

выделении и очистке необходимо соблюдать максимальную осторожность.

Основные методы очистки:

Метод экстракции (Многократный перевод антибиотика из одного растворителя в

другой с предварительным осаждением (кристаллизацией)).

Ионообменная сорбция (Пропускание водного раствора антибиотика через

колонки с соответствующими ионообменными смолами, сорбция на них, а раствор

с примесями, имеющий противоположный антибиотику заряд, проходит через

колонку. Адсорбированный на смоле антибиотик элюируют, получают очищенный,

концентрированый препарат. А раствор можно вновь пропустить через

ионообменную смолу, но с противоположным зарядом, тогда на смоле осядут

примеси, а более очищенный раствор пройдет через колонку.

Осаждение (Связывание антибиотика с веществами с целью получения

соединения, выпадающего в осадок, который с помощью фильтров или

центрифугирования отделяют от нативного раствора, промывают, высушивают.

Образовавшееся соединение растворяют и антибиотик экстрагируют или вновь

осаждают. )

Одна из стадий очистки - концентрирование полученных растворов (отгонка

большей части растворителя в вакууме).

Стадия сушки, получение готовой продукции, изготовление лекарственных форм

(биологический и фармакологический контроль), расфасовка.

Виды сушки: лиофильная сушка (при температуре -8, -12 (С)

распылительная сушилка (раствор антибиотика пневматически распыляется до

мельчайших капель в камере с потоком нагретого воздуха)

сушка в вакуум-сушильных шкафах (для высушивания зернистых и пастообразных

антибиотических препаратов).

Расфасованный и упакованный антибиотик с указанием показателя биологической

активности, даты выпуска и срока годности поступает в продажу.

МЕНЮ

Технология производства низина. Антибиотические свойства низина

Технология производства низина. Антибиотические свойства низина

ИНТЕРЕСНОЕ